专利名称：一种无线射频识别网络中间件动态负载均衡的方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及无线射频识别(RFID)网络技术领域，特别涉及一种实现一种无线射频识别网络中间件动态负载均衡的方法。
2.
背景技术：
本发明涉及无线射频识别(RFID)网络中多个中间件的动态负载均衡技术。RFID 中间件是一个消息导向的中间件，目前国内外有很多机构对其标准体系进行研究。麻省理工大学(MIT)提出了 EPCGlobal标准体系，许多研究者也提出了各种各样的基于该标准体系的修改和实现方式。同时，一些公司和开源组织也对RFID中间件产品进行了深入研究。 RFID中间件作为一种新的软件技术，极大地推进了 RFID设备与企业上层应用之间的数据交互，为各种应用带来了便利。RFID中间件可以通过分布式消息方式处理来自标签的数据， 过滤并将其通过各种通信协议分发至相应的应用终端。由于分布式特点，各个中间件服务器处理的数据数量往往差异很大。因此负载均衡是RFID中间件稳定工作的一个关键技术问题。过载的RFID中间件可能导致网络延时加剧和中间件性能差异。急需有效的负载均衡解决方案。Chae 等人于 2006 ^ International Journal of Mathematical and Computer Sciences 中提出了一 禾中"An Approach to Adaptive Load Balancing for RFID Middlewares”，选择负载最大的中间件进行阅读器迁移，迁移时总是将当前一段时间内负载最大的中间件上一个或多个阅读器迁移至负载最小的中间件。该策略比较适合所有中间件配置一致的情况(中间件同构)。对于中间件配置不同构的情况(影响中间件处理性能的配置包括中间件宿主服务器的CPU，内存，网络带宽等因素)，该调度策略不适用。在实现本发明过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下问题上述简单的分配调度方法，均不能解决用户规格需求和物理服务器规格配置不一致造成的RFID中间件负载不均衡问题。因此本发明设计一个依据动态调整的负载均衡算法和装置，更好地解决用户规格需求和物理服务器规格配置不一致造成的各物理服务器负载不均衡问题。
3.
发明内容
本发明的实施例提供一种实现RFID网络中间件的负载均衡的方法及装置，能够很好地实现多个RFID中间件的负载均衡。本发明考虑大规模RFID网络应用特征以及目前RFID中间件系统所存在的问题，设计一种基于消息队列，符合国际标准EPCGlcAal ALE 1. 1. 1及 EPCglobal-ReaderManagementrm 1. 0. 1的分布式RFID中间件，并提出了对标准所建议实现方式的改进，为标准增加了新的功能，同时还兼顾中间件系统的动态综合负载均衡。该系统的模块间通信基于消息队列(本系统在实现时是基于微软消息队列MSMQ的，当然也可以是其他的消息队列组件产品)，通过RFID中间件管理服务器管理多个中间件服务器，其分布式的架构能够支撑更大规模的应用，兼顾两个不同层次的综合负载均衡，将为系统的稳定和高性能提供保障。本中间件系统是一种先进的多站点读写器中间件系统。EdgeServer与读写器的连接是一对多的关系，而读写器与Edgekrver之间是一对一的关系。由于在实际情况中，每个读写器所读到的标签并不一定相同，甚至相差很大， 当存在多个Edgekrver时，连接了不同读写器的Edgekrver处理读写器回传标签时产生的负载也就层次不齐，为保证每个Edgekrver的标签处理效率，应当对这些Edgekrver之间进行负载均衡迁移。为解决RFID综合负载均衡问题，我们设计了 Edgekrver负载均衡算法，如下所述首先我们定义一个RFID网络中间件系统，阅读器集合，EdgeServer集合，阅读器r 的负载，一个中间件的负载如图-1所示，M= Im1, m2，...，mn}，M 是中间件集合，EdgeServer [η]用 mn 表示； CR = Ir1k, r\, ...，r\}，是连接到EdgServer[k]的阅读器集合；一个阅读器在一段时间只连接到一个EdgeServer0WLe[r]一个阅读器的负载用其处理的标签数量表示；ffLM[mi]一个中间件Hii的负载由其管理的所有阅读器处理的标签数量总和表示。ffLMu[mi]和WI^Diii]分别设为中间件Hii的负载上下限。本发明设计的中间件综合负载均衡策略如下1)定义CPU和内存利用率和处理标签的数量的关系为两组向量< WLM[mi]，CPU_ m, >禾口< WLm[Iiii], Memjiii >,
CPU—m, =^^CPU_m' +CPU_b (公式 Mem ml = ]] χMem_m" + Mem_b (公式-2)
2) AVG C = AVG mO].
J^iCPU ml χ SpeC_m,)
TSp^cJnl
^ {Mem χ SpeM — mj
(公式-3)
^SpeM _ml(公式-4)3)综合负载不均衡度L_Mm,]=-({CPU_m, -A VG cf +[Memjni -A VG_rrij2^ (公式-5)4)中间件宿主服务器平均不均衡度L_M等于所有中间件宿主服务器综合负载不
均衡度L_M[mi]之和再除以服务器个数n，Z—M=i》_(公式-6)
ηCPUjiii是中间件Hii所在宿主服务器CPU当前的利用率，Menuiii是中间件Hii所在宿主服务器内存当前的利用率，AVG_c是中间件所在宿主服务器CPU利用率的平均值，AVG_m 是中间件所在宿主服务器内存利用率的平均值。SpeCjiii是中间件所在宿主服务器CPU规格，SpeMjiii是中间件所在宿主服务器内存规格，
CPUjni11表示中间件Hii标签满载时的CPU利用率，Memji^表示中间件Hii标签满载时的内存利用率。CPU_b表示中间件本身固有的CPU利用率，Mem_b表示中间件本身固有的内存利用率。综合负载考虑的因素可以扩展包括CPU、内存，网络带宽利用率等。5)分配策略新增阅读器时，选择L_M最小的中间件进行分配。6)迁移策略主要考虑过载(中间件标签负载率超过所设上限)情况，选择过载的中间件进行迁移，需要量化考虑迁移多少个阅读器到哪些中间件，同时需要尽可能减少迁移的次数避免系统出现震荡。为此总是迁移中间件平均不均衡度L_M最大的中间件上的负载较小的阅读器到中间件平均不均衡度L_M最小(或次小)的中间件上，直到被迁移中间件不过载为止。 综合负载不均衡度评估方法(方差)L_M_Devi=
权利要求
1.RFID中间件综合不均衡度度量方法1)综合负载不均衡度，
2.分配新增阅读器的算法新增阅读器时，选择综合不均衡度最小的中间件进行分配。
3.负载不均衡度的计算公式 如1中所示公式-1和公式-2.
4.各种利用率的定义和计算CPUjiii是中间件Hii所在宿主服务器CPU当前的利用率，Memjiii是中间件Hii所在宿主服务器内存当前的利用率，AVG_c是中间件所在宿主服务器CPU利用率的平均值，AVG_m是中间件所在宿主服务器内存利用率的平均值。SpeCjiii是中间件所在宿主服务器CPU规格， SpeMjiii是中间件所在宿主服务器内存规格，CPUjniU表示中间件Hii标签满载时的CPU利用率，Memji^表示中间件Hii标签满载时的内存利用率。CPU_b表示中间件本身固有的CPU利用率，Mem_b表示中间件本身固有的内存利用率。 综合负载考虑的因素可以扩展包括CPU、内存，网络带宽利用率等。
5.中间件系统的定义和负载度量方法首先我们定义一个RFID网络中间件系统，阅读器集合，EdgeServer集合，阅读器r的负载，一个中间件的负载如图-1 所示，M= Iivm2, ...，mn}，M 是中间件集合，EdgeServer [η]用 mn 表示；CR = Ir1kjT2k,.. .，r。，是连接到EdgServer [k]的阅读器集合；一个阅读器在一段时间只连接到一个 EdgeServer0WLe[r]一个阅读器的负载用其处理的标签数量表示；WLm[m,]一个中间件Hli的负载由其管理的所有阅读器处理的标签数量总和表示。 WL/tm,]和WLs^mi]分别设为中间件Hii的负载上下限。
6.迁移策略主要考虑过载(中间件标签负载率超过所设上限)情况，选择过载的中间件进行迁移，需要量化考虑迁移多少个阅读器到哪些中间件，同时需要尽可能减少迁移的次数避免系统出现震荡。为此总是迁移中间件平均不均衡度L_M最大的中间件上的负载较小的阅读器到中间件综合不均衡度L_M最小(或次小)的中间件上，直到被迁移中间件不过载为止。
7.迁移时选择中间件的标准总是迁移中间件平均不均衡度L_M最大的中间件。
8.迁移时选择阅读器的标准总是选择综合不均衡度最大中间件上负载最小(或次小)的阅读器。
9.迁移到哪个中间件的标准总是选择综合不均衡度L_M最小(或次小)的中间件作为目标地。
10.迁移停止的条件当被迁移中间件所在服务器的(CPU，内存)等利用率低于其预先设定的上限时停止迁移，或是出现了反复迁移的情况为止。
11.综合负载均衡装置，如说明书附
图1-5所示的负载均衡装置。
全文摘要
本发明实施例公开了一种无线射频识别网络中间件动态负载均衡的方法及装置，选择负载最大的中间件进行阅读器迁移，迁移时总是将当前一段时间内负载最大中间件上的一个或多个阅读器迁移至负载最小的中间件。当前的一些策略比较适合所有中间件配置一致的情况(中间件同构)。本发明针对中间件配置不同构的情况(影响中间件处理性能的配置包括中间件宿主服务器的CPU，内存，网络带宽等因素)，设计了动态负载均衡的方法和装置，有效地实现无线射频识别网络中间件的负载均衡。
文档编号G06K17/00GK102223395SQ20111012094
公开日2011年10月19日 申请日期2011年5月11日 优先权日2011年5月11日
发明者田文洪 申请人:田文洪